Contacts
maison/ Plafond tendu

Caractéristiques de l'élément chimique germanium. Savez-vous à quel point le germanium est un fait intéressant en chimie

Germanium (du latin Germanium), symbolisé « Ge », élément Groupe IV système périodique d'éléments chimiques de Dmitri Ivanovitch Mendeleev ; le numéro atomique de l'élément est 32, la masse atomique est 72,59. Le germanium est une substance solide avec un éclat métallique et une couleur gris-blanc. Bien que la couleur du germanium soit une notion plutôt relative, tout dépend du traitement de surface du matériau. Parfois, il peut être gris comme l'acier, parfois argenté et parfois complètement noir. Extérieurement, le germanium est assez proche du silicium. Ces éléments sont non seulement similaires les uns aux autres, mais possèdent également en grande partie les mêmes propriétés semi-conductrices. Leur différence significative réside dans le fait que le germanium est plus de deux fois plus lourd que le silicium.

Le germanium, trouvé dans la nature, est un mélange de cinq isotopes stables ayant des nombres de masse 76, 74, 73, 32, 70. En 1871, le célèbre chimiste, « père » du tableau périodique, Dmitri Ivanovitch Mendeleïev a prédit les propriétés et existence de germanium. Il a appelé l'élément inconnu à cette époque « exasilicon », car. les propriétés de la nouvelle substance étaient à bien des égards similaires à celles du silicium. En 1886, après avoir étudié le minéral argirdite, le chimiste allemand K. Winkler, âgé de quarante-huit ans, découvrit un élément chimique complètement nouveau dans le mélange naturel.

Au début, le chimiste voulait appeler l'élément neptunium, car la planète Neptune avait également été prédite bien avant sa découverte, mais il a ensuite appris que ce nom avait déjà été utilisé dans la fausse découverte de l'un des éléments, alors Winkler a décidé d'abandonner ce nom. On a demandé au scientifique de nommer l'élément angulaire, ce qui signifie « controversé, angulaire », mais Winkler n'était pas non plus d'accord avec ce nom, bien que l'élément n° 32 ait vraiment suscité beaucoup de controverses. Le scientifique était de nationalité allemande, c'est pourquoi il a finalement décidé de nommer l'élément germanium, en l'honneur de son pays natal, l'Allemagne.

Comme il s’est avéré plus tard, le germanium s’est avéré n’être rien d’autre que « l’exasilicium » découvert précédemment. Jusqu’à la seconde moitié du XXe siècle, l’utilité pratique du germanium était plutôt étroite et limitée. La production industrielle de métal n’a commencé qu’à la suite du démarrage de la production industrielle de produits électroniques à semi-conducteurs.

Le germanium est un matériau semi-conducteur largement utilisé en électronique et en technologie, ainsi que dans la production de microcircuits et de transistors. Les systèmes radar utilisent de fines couches de germanium déposées sur du verre et utilisées comme résistances. Les alliages avec du germanium et des métaux sont utilisés dans les détecteurs et les capteurs.

L'élément n'a pas une résistance aussi forte que le tungstène ou le titane, il ne sert pas de source d'énergie inépuisable comme le plutonium ou l'uranium, la conductivité électrique du matériau est également loin d'être la plus élevée et, dans la technologie industrielle, le métal principal est le fer. Malgré cela, le germanium est l'un des éléments les plus importants du progrès technique de notre société, car avant même que le silicium ne commence à être utilisé comme matériau semi-conducteur.

À cet égard, il conviendrait de se demander : que sont la semi-conductivité et les semi-conducteurs ? Même les experts ne peuvent pas répondre avec précision à cette question, car... nous pouvons parler de la propriété spécifiquement considérée des semi-conducteurs. Il existe également une définition exacte, mais uniquement issue du folklore : un semi-conducteur est un conducteur pour deux voitures.

Un lingot de germanium coûte presque le même prix qu’un lingot d’or. Le métal est très fragile, presque comme du verre, donc si vous laissez tomber un tel lingot, il y a une forte probabilité que le métal se brise tout simplement.

Germanium métal, propriétés

Propriétés biologiques

Le germanium était le plus largement utilisé à des fins médicales au Japon. Les résultats des tests des composés organogermaniens sur les animaux et les humains ont montré qu'ils peuvent avoir un effet bénéfique sur l'organisme. En 1967, le Dr K. Asai, japonais, a découvert que le germanium organique avait de vastes effets biologiques.

Parmi toutes ses propriétés biologiques, il convient de noter :

  • - assurer le transfert de l'oxygène vers les tissus corporels ;
  • - augmenter le statut immunitaire du corps ;
  • - manifestation d'une activité antitumorale.

Par la suite, des scientifiques japonais ont créé le premier produit médical au monde contenant du germanium, le « Germanium - 132 ».

En Russie, le premier médicament domestique contenant du germanium organique n'est apparu qu'en 2000.

Les processus d'évolution biochimique de la surface de la croûte terrestre n'ont pas eu le meilleur effet sur la teneur en germanium de celle-ci. La majeure partie de l’élément a été emportée de la terre vers les océans, sa teneur dans le sol reste donc assez faible.

Parmi les plantes qui ont la capacité d'absorber le germanium du sol, le leader est le ginseng (germanium jusqu'à 0,2%). Le germanium se trouve également dans l’ail, le camphre et l’aloès, traditionnellement utilisés dans le traitement de diverses maladies humaines. Dans la végétation, le germanium se trouve sous forme de semioxyde de carboxyéthyle. Il est désormais possible de synthétiser des sesquioxanes avec un fragment de pyrimidine - composés organiques Allemagne. Ce composé a une structure proche de celle naturelle, comme la racine de ginseng.

Le germanium peut être classé parmi les oligo-éléments rares. Il est présent dans grandes quantités divers produits, mais à petites doses. L'apport quotidien en germanium bio est fixé à 8-10 mg. Une évaluation de 125 produits alimentaires a montré qu'environ 1,5 mg de germanium pénètrent quotidiennement dans l'organisme avec la nourriture. La teneur en microéléments dans 1 g d’aliment cru est d’environ 0,1 à 1,0 mcg. Le germanium se trouve dans le lait, le jus de tomate, le saumon et les haricots. Mais pour satisfaire les besoins quotidiens en germanium, vous devez en boire 10 litres par jour. jus de tomate ou mangez environ 5 kilogrammes de saumon. Du point de vue du coût de ces produits, des propriétés physiologiques humaines et du bon sens, il est également impossible de consommer de telles quantités de produits contenant du germanium. En Russie, environ 80 à 90 % de la population souffre d'une carence en germanium, c'est pourquoi des préparations spéciales ont été développées.

Des études pratiques ont montré que le germanium dans l’organisme est plus abondant dans les intestins, l’estomac, la rate, la moelle osseuse et le sang. La teneur élevée en microélément dans les intestins et l'estomac indique un effet prolongé de l'absorption du médicament dans le sang. On suppose que le germanium organique se comporte dans le sang à peu près de la même manière que l'hémoglobine, c'est-à-dire a une charge négative et participe au transfert de l’oxygène vers les tissus. Ainsi il niveau des tissus empêche le développement de l'hypoxie.

À la suite d'expériences répétées, la capacité du germanium à activer les cellules T tueuses et à favoriser l'induction d'interférons gamma, qui suppriment le processus de reproduction des cellules à division rapide, a été prouvée. La principale direction d'action des interférons est la protection antitumorale et antivirale, les fonctions radioprotectrices et immunomodulatrices du système lymphatique.

Le germanium sous forme de sesquioxyde a la capacité d'agir sur les ions hydrogène H+, atténuant ainsi leur effet destructeur sur les cellules du corps. La garantie d'un excellent fonctionnement de tous les systèmes du corps humain est l'apport ininterrompu d'oxygène au sang et à tous les tissus. Le germanium organique fournit non seulement de l'oxygène à tous les points du corps, mais favorise également son interaction avec les ions hydrogène.

  • - Le germanium est un métal, mais sa fragilité peut être comparée à celle du verre.
  • - Certains ouvrages de référence affirment que le germanium a une couleur argentée. Mais cela ne peut pas être dit, car la couleur du germanium dépend directement de la méthode de traitement de la surface métallique. Parfois, il peut paraître presque noir, d’autres fois, il a une couleur acier et parfois il peut être argenté.
  • - Du germanium a été découvert à la surface du soleil, ainsi que dans des météorites tombées de l'espace.
  • - Le premier composé organoélémentaire du germanium a été obtenu par le découvreur de l'élément Clemens Winkler à partir du tétrachlorure de germanium en 1887, il s'agissait du tétraéthylgermanium. De tous reçus le scène moderne Aucun des composés organo-éléments du germanium n’est toxique. Dans le même temps, la plupart des microéléments organostanniques et plomb, qui sont des analogues du germanium dans leurs propriétés physiques, sont toxiques.
  • - Dmitri Ivanovitch Mendeleev a prédit trois éléments chimiques avant même leur découverte, dont le germanium, appelant l'élément ekasilicium en raison de sa similitude avec le silicium. La prédiction du célèbre scientifique russe était si précise qu'elle a tout simplement étonné les scientifiques, notamment. et Winkler, qui a découvert le germanium. Le poids atomique selon Mendeleïev était de 72, en réalité il était de 72,6 ; la densité selon Mendeleïev était en réalité de 5,5 - 5,469 ; le volume atomique selon Mendeleïev était en réalité de 13 - 13,57 ; l'oxyde le plus élevé selon Mendeleev est EsO2, en réalité - GeO2, sa densité selon Mendeleev était de 4,7, en réalité - 4,703 ; composé de chlorure selon Mendeleïev EsCl4 - liquide, point d'ébullition environ 90°C, en réalité - composé de chlorure GeCl4 - liquide, point d'ébullition 83°C, le composé avec l'hydrogène selon Mendeleïev EsH4 est gazeux, le composé avec l'hydrogène en réalité - GeH4 gazeux ; Composé organométallique selon Mendeleïev Es(C2H5)4, point d'ébullition 160 °C, véritable composé organométallique Ge(C2H5)4 point d'ébullition 163,5 °C. Comme le montrent les informations discutées ci-dessus, la prédiction de Mendeleïev était étonnamment exacte.
  • - Le 26 février 1886, Clemens Winkler commençait une lettre à Mendeleïev par les mots « Cher Monsieur ». D’une manière plutôt polie, il a informé le scientifique russe de la découverte d’un nouvel élément appelé germanium, qui, dans ses propriétés, n’était rien d’autre que « l’écasilicium » prédit précédemment par Mendeleïev. La réponse de Dmitri Ivanovitch Mendeleev n'a pas été moins polie. Le scientifique était d’accord avec la découverte de son collègue, qualifiant le germanium de « couronne de son système périodique » et Winkler de « père » de l’élément, digne de porter cette « couronne ».
  • - Le germanium, en tant que semi-conducteur classique, est devenu la clé pour résoudre le problème de la création de matériaux supraconducteurs fonctionnant à la température de l'hydrogène liquide, mais pas de l'hélium liquide. Comme on le sait, l’hydrogène passe de l’état gazeux à l’état liquide lorsqu’il atteint une température de –252,6°C, ou 20,5°K. Dans les années 70, un film de germanium et de niobium a été développé, dont l'épaisseur n'était que de quelques milliers d'atomes. Ce film est capable de maintenir la supraconductivité même lorsque les températures atteignent 23,2°K et moins.
  • - Lors de la croissance d'un monocristal de germanium, un cristal de germanium est placé à la surface du germanium fondu - une « graine » qui est progressivement soulevée à l'aide de appareil automatique, tandis que la température de fusion est légèrement supérieure au point de fusion du germanium (937 °C). La « graine » tourne de telle sorte que le monocristal, comme on dit, « pousse avec la viande » de tous les côtés de manière uniforme. Il convient de noter que lors d'une telle croissance, la même chose se produit que lors de la fusion d'une zone, c'est-à-dire Presque seul le germanium passe dans la phase solide et toutes les impuretés restent dans la masse fondue.

Histoire

L'existence d'un élément tel que le germanium a été prédite en 1871 par Dmitri Ivanovitch Mendeleev en raison de ses similitudes avec le silicium, l'élément a été nommé eca-silicium. En 1886, un professeur de l’Académie des Mines de Freiberg découvre l’argyrodite, un nouveau minéral argenté. Ensuite, ce minéral a été examiné très attentivement par le professeur de chimie technique Clemens Winkler, qui a procédé à une analyse complète du minéral. Winkler, 48 ans, était à juste titre considéré comme le meilleur analyste de l'Académie des mines de Freiberg. C'est pourquoi il a eu l'opportunité d'étudier l'argyrodite.

Pour tout à fait court instant le professeur a pu fournir un rapport sur le pourcentage de divers éléments dans le minéral d'origine : l'argent dans sa composition était de 74,72 % ; soufre - 17,13%; oxyde ferreux – 0,66 % ; mercure – 0,31%; oxyde de zinc - 0,22%. Mais près de sept pour cent - c'était la part d'un élément inconnu qui, semble-t-il, n'avait pas encore été découvert à cette époque lointaine. À cet égard, Winkler a décidé d'isoler un composant non identifié de l'argyrodpt, d'étudier ses propriétés et, au cours de ses recherches, il s'est rendu compte qu'il avait en fait découvert un élément complètement nouveau - il s'agissait de l'escaplicium, prédit par D.I. Mendeleïev.

Cependant, il serait faux de croire que le travail de Winkler s'est déroulé sans problème. Dmitri Ivanovitch Mendeleïev, en plus du huitième chapitre de son livre « Fondements de la chimie », écrit : « Au début (février 1886), le manque de matière, ainsi que l'absence de spectre dans la flamme et la solubilité du germanium composés, ont sérieusement gêné les recherches de Winkler... » Il convient de prêter attention aux mots « manque de spectre ». Mais comment ça ? En 1886, une méthode d’analyse spectrale largement utilisée existait déjà. Grâce à cette méthode, des éléments tels que le thallium, le rubidium, l'indium, le césium sur Terre et l'hélium sur le Soleil ont été découverts. Les scientifiques savaient déjà avec certitude que chaque élément chimique, sans exception, possède un spectre individuel, mais du coup il n'y a plus de spectre !

Une explication de ce phénomène est apparue un peu plus tard. Le germanium possède des raies spectrales caractéristiques. Leur longueur d'onde est de 2651,18 ; 3039.06 Ǻ et quelques autres. Cependant, ils se situent tous dans la partie ultraviolette invisible du spectre, on peut donc considérer comme une chance que Winkler soit un adepte. méthodes traditionnelles analyse, car ce sont ces méthodes qui l’ont conduit au succès.

La méthode d'obtention du germanium à partir du minéral utilisé par Winkler est assez proche de celle moderne. méthodes industrielles mettant en évidence le 32ème élément. Premièrement, le germanium, contenu dans l’argarodnite, a été transformé en dioxyde. Ensuite, la poudre blanche résultante a été chauffée à une température de 600 à 700 °C dans une atmosphère d'hydrogène. Dans ce cas, la réaction s'est avérée évidente : GeO 2 + 2H 2 → Ge + 2H 2 O.

C’est par cette méthode que l’élément relativement pur n° 32, le germanium, a été obtenu pour la première fois. Au début, Winkler avait l'intention de nommer Vanadium Neptunium, en l'honneur de la planète du même nom, car Neptune, comme le germanium, avait d'abord été prédit et découvert ensuite seulement. Mais il s’est avéré que ce nom avait déjà été utilisé une fois ; un élément chimique faussement découvert s’appelait neptunium. Winkler a choisi de ne pas compromettre son nom et sa découverte et a refusé le neptunium. Cependant, un scientifique français Rayon a proposé, puis il a admis que sa proposition était une blague, il a suggéré d'appeler l'élément angulaire, c'est-à-dire « controversé, anguleux », mais Winkler n'aimait pas non plus ce nom. En conséquence, le scientifique a choisi indépendamment un nom pour son élément et l'a appelé germanium, en l'honneur de son pays natal, l'Allemagne. Au fil du temps, ce nom s'est imposé.

Jusqu'à la 2ème mi-temps. XXe siècle L'utilisation pratique du germanium reste plutôt limitée. La production industrielle de métaux n'est apparue qu'en relation avec le développement des semi-conducteurs et de l'électronique à semi-conducteurs.

Être dans la nature

Le germanium peut être classé parmi les oligo-éléments. Dans la nature, l’élément n’existe pas du tout sous forme libre. Contenu général le métal dans la croûte terrestre de notre planète en masse est de 7 × 10 −4 % %. C'est plus que la teneur en éléments chimiques comme l'argent, l'antimoine ou le bismuth. Mais les minéraux du germanium sont assez rares et très rarement trouvés dans la nature. Presque tous ces minéraux sont des sulfosels, par exemple la germanite Cu 2 (Cu, Fe, Ge, Zn) 2 (S, As) 4, la confieldite Ag 8 (Sn,Ce)S 6, l'argyrodite Ag8GeS6 et autres.

L'essentiel du germanium dispersé dans la croûte terrestre est contenu dans un grand nombre de roches, ainsi que dans de nombreux minéraux : minerais sulfites de métaux non ferreux, minerais de fer, certains minéraux oxydés (chromite, magnétite, rutile et autres), granites, diabases et basaltes. Dans certaines sphalérites, la teneur en élément peut atteindre plusieurs kilogrammes par tonne, par exemple, dans la frankeite et la sulvanite 1 kg/t, dans l'énargite la teneur en germanium est de 5 kg/t, dans la pyrargyrite - jusqu'à 10 kg/t, et dans d'autres silicates et sulfures - des dizaines et des centaines de g/t. Une petite proportion de germanium est présente dans presque tous les silicates, ainsi que dans certains gisements de pétrole et de charbon.

Le principal minéral de l'élément est le sulfite de germanium (formule GeS2). Le minéral se trouve comme impureté dans les sulfites de zinc et d’autres métaux. Les minéraux de germanium les plus importants sont : la germanite Cu 3 (Ge,Fe,Ga)(S,As) 4, la plumbogermanite (Pb,Ge,Ga) 2 SO 4 (OH) 2 2H 2 O, la stottite FeGe(OH) 6, rénierite Cu 3 (Fe, Ge, Zn)(S, As) 4 et argyrodite Ag 8 GeS 6 .

L'Allemagne est présente sur le territoire de tous les États sans exception. Mais aucun des pays industrialisés du monde ne possède de gisements industriels de ce métal. Le germanium est très, très diffus. Sur Terre, les minéraux de ce métal sont considérés comme très rares s'ils contiennent plus d'au moins 1 % de germanium. Ces minéraux comprennent la germanite, l'argyrodite, l'ultrabasite, etc., y compris les minéraux découverts au cours des dernières décennies : la schtotite, la rénérite, la plumbogermanite et la confildite. Les gisements de tous ces minéraux ne sont pas en mesure de couvrir les besoins de l’industrie moderne en cet élément chimique rare et important.

La majeure partie du germanium est dispersée dans les minéraux d’autres éléments chimiques et se trouve également dans les eaux naturelles, les charbons, les organismes vivants et le sol. Par exemple, la teneur en germanium du charbon ordinaire atteint parfois plus de 0,1 %. Mais un tel chiffre est assez rare ; généralement la part du germanium est inférieure. Mais il n'y a quasiment pas de germanium dans l'anthracite.

Reçu

Lors du traitement du sulfure de germanium, on obtient de l'oxyde GeO 2, qui est réduit à l'aide d'hydrogène pour obtenir du germanium libre.

Dans la production industrielle, le germanium est extrait principalement comme sous-produit du traitement des minerais de métaux non ferreux (mélange de zinc, concentrés polymétalliques zinc-cuivre-plomb contenant 0,001 à 0,1 % de germanium), des cendres provenant de la combustion du charbon et de certains produits chimiques de coke. des produits.

Dans un premier temps, le concentré de germanium est isolé des sources évoquées ci-dessus (de 2% à 10% de germanium) différentes façons, dont le choix dépend de la composition des matières premières. Lors du traitement du charbon de boxe, le germanium précipite partiellement (de 5 à 10 %) dans l'eau de goudron et la résine, de là il est extrait en combinaison avec le tanin, après quoi il est séché et cuit à une température de 400-500°C. . Le résultat est un concentré contenant environ 30 à 40 % de germanium, à partir duquel le germanium est isolé sous forme de GeCl 4 . Le processus d'extraction du germanium à partir d'un tel concentré comprend généralement les mêmes étapes :

1) Le concentré est chloré à l'aide d'acide chlorhydrique, d'un mélange d'acide et de chlore en milieu aqueux, ou d'autres agents de chloration, ce qui peut donner du GeCl 4 technique. Pour purifier GeCl 4, on utilise la rectification et l'extraction des impuretés avec de l'acide chlorhydrique concentré.

2) L'hydrolyse de GeCl 4 est réalisée, les produits d'hydrolyse sont calcinés pour obtenir l'oxyde de GeO 2.

3) GeO est réduit par l'hydrogène ou l'ammoniac en métal pur.

Lors de l'obtention du germanium le plus pur, utilisé dans les équipements techniques à semi-conducteurs, une fusion de zone du métal est effectuée. Le germanium monocristallin nécessaire à la production de semi-conducteurs est généralement obtenu par fusion de zone ou par la méthode Czochralski.

Les méthodes permettant d'isoler le germanium des eaux goudronneuses des cokeries ont été développées par le scientifique soviétique V.A. Nazarenko. Cette matière première ne contient pas plus de 0,0003 % de germanium, cependant, à l'aide d'extrait de chêne, il est facile de précipiter le germanium sous forme de complexe tannique.

Le composant principal du tanin est un ester de glucose, qui contient un radical acide méta-digallique, qui lie le germanium, même si la concentration de l'élément dans la solution est très faible. A partir des sédiments, vous pouvez facilement obtenir un concentré contenant jusqu'à 45 % de dioxyde de germanium.

Les transformations ultérieures dépendront peu du type de matière première. Le germanium est réduit par l'hydrogène (comme chez Winkler au 19ème siècle), mais l'oxyde de germanium doit d'abord être isolé de nombreuses impuretés. La combinaison réussie des qualités d’un composé du germanium s’est avérée très utile pour résoudre ce problème.

Tétrachlorure de germanium GeCl4. est un liquide volatil qui bout à seulement 83,1°C. Par conséquent, il est tout à fait pratique de le purifier par distillation et rectification (dans des colonnes de quartz avec garnissage).

GeCl4 est presque insoluble dans l'acide chlorhydrique. Cela signifie que pour le nettoyer, vous pouvez utiliser la dissolution des impuretés avec du HCl.

Le tétrachlorure de germanium purifié est traité avec de l'eau et purifié à l'aide de résines échangeuses d'ions. Un signe de la pureté requise est une augmentation de l'indicateur résistivité eau jusqu'à 15-20 millions d'Ohm cm.

L'hydrolyse de GeCl4 se produit sous l'influence de l'eau :

GeCl4 + 2H2O → GeO2 + 4HCl.

Vous remarquerez peut-être que nous avons devant nous l’équation de la réaction de production du tétrachlorure de germanium « écrite à l’envers ».

Vient ensuite la réduction du GeO2 à l’aide d’hydrogène purifié :

GeO2 + 2 H2O → Ge + 2 H2O.

Le résultat est du germanium en poudre, qui est fondu puis purifié par fusion de zone. Cette méthode de purification a été développée en 1952 spécifiquement pour la purification du germanium.

Les impuretés nécessaires pour conférer un type de conductivité au germanium sont introduites aux étapes finales de la production, à savoir lors de la fusion de zone, ainsi que lors de la croissance d'un monocristal.

Application

Le germanium est un matériau semi-conducteur utilisé en électronique et en technologie dans la fabrication de microcircuits et de transistors. Les films de germanium les plus fins sont déposés sur du verre et utilisés comme résistance dans les installations radar. Des alliages de germanium avec divers métaux sont utilisés dans la production de détecteurs et de capteurs. Le dioxyde de germanium est largement utilisé dans la production de verres transmettant le rayonnement infrarouge.

Le tellurure de germanium a longtemps servi de matériau thermoélectrique stable, ainsi que de composant d'alliages thermoélectriques (le germanium de très haute pureté de 50 μV/K joue un rôle stratégique exceptionnel dans la fabrication de prismes et de lentilles de germanium). optique infrarouge. Le plus gros consommateur de germanium est l'optique infrarouge, qui est utilisée dans la technologie informatique, les systèmes de visée et de guidage de missiles, les dispositifs de vision nocturne, la cartographie et l'étude de la surface de la Terre à partir de satellites. Le germanium est également largement utilisé dans les systèmes à fibres optiques (ajout de tétrafluorure de germanium aux fibres de verre), ainsi que dans les diodes semi-conductrices.

Le germanium, en tant que semi-conducteur classique, est devenu la clé pour résoudre le problème de la création de matériaux supraconducteurs fonctionnant à la température de l'hydrogène liquide, mais pas de l'hélium liquide. Comme vous le savez, l’hydrogène passe de l’état gazeux à l’état liquide lorsqu’il atteint une température de -252,6°C, ou 20,5°K. Dans les années 70, un film de germanium et de niobium a été développé, dont l'épaisseur n'était que de quelques milliers d'atomes. Ce film est capable de maintenir la supraconductivité même lorsque les températures atteignent 23,2°K et moins.

En fusionnant l'indium dans la plaque HES, créant ainsi une zone avec ce que l'on appelle la conductivité des trous, on obtient un dispositif de redressement, c'est-à-dire diode. La diode a la propriété de transmettre électricité dans une direction : la région électronique de la région avec conductivité des trous. Après avoir fusionné l'indium des deux côtés de la plaque hydroélectrique, cette plaque se transforme en base d'un transistor. Pour la première fois au monde, un transistor en germanium a été créé en 1948, et vingt ans plus tard, des dispositifs similaires ont été produits par centaines de millions.

Les diodes et triodes à base de germanium sont devenues largement utilisées dans les téléviseurs et les radios, ainsi que dans une grande variété d'équipements de mesure et d'ordinateurs.

L'Allemagne est également utilisée dans d'autres domaines particulièrement importants technologie moderne: lors de la mesure de basses températures, lors de la détection de rayonnement infrarouge, etc.

Pour utiliser le balai dans toutes ces applications, il faut du germanium d’une très haute pureté chimique et physique. La pureté chimique est une pureté telle que la quantité d'impuretés nocives ne doit pas dépasser un dix millionième de pour cent (10 à 7 %). La pureté physique signifie un minimum de dislocations, un minimum de perturbations dans la structure cristalline d'une substance. Pour y parvenir, le germanium monocristallin est spécialement cultivé. DANS dans ce cas le lingot de métal entier n’est qu’un seul cristal.

Pour ce faire, un cristal de germanium, un « germe », est placé à la surface du germanium fondu, qui est progressivement soulevé à l'aide d'un appareil automatique, tandis que la température de fusion est légèrement supérieure au point de fusion du germanium (937 °C). La « graine » tourne de telle sorte que le monocristal, comme on dit, « pousse avec la viande » de tous les côtés de manière uniforme. Il convient de noter que lors d'une telle croissance, la même chose se produit que lors de la fusion d'une zone, c'est-à-dire Presque seul le germanium passe dans la phase solide et toutes les impuretés restent dans la masse fondue.

Propriétés physiques

Probablement, peu de lecteurs de cet article ont eu l'occasion de voir visuellement le vanadium. L'élément lui-même est assez rare et coûteux ; les biens de consommation n'en sont pas fabriqués, mais leur remplissage est du germanium, que l'on peut trouver dans appareils électriques si petit qu'il est impossible de voir le métal.

Certains ouvrages de référence affirment que le germanium a une couleur argentée. Mais cela ne peut pas être dit, car la couleur du germanium dépend directement de la méthode de traitement de la surface métallique. Parfois, il peut paraître presque noir, d’autres fois, il a une couleur acier et parfois il peut être argenté.

Le germanium est un métal si rare que le prix de son lingot peut être comparé à celui de l’or. Le germanium se caractérise par une fragilité accrue, qui ne peut être comparée qu'au verre. Extérieurement, le germanium est assez proche du silicium. Ces deux éléments sont tous deux en compétition pour le titre de semi-conducteur et analogues les plus importants. Bien que certains propriétés techniques les éléments sont similaires à bien des égards, notamment par l'aspect extérieur des matériaux ; il est très facile de distinguer le germanium du silicium qui est plus de deux fois plus lourd ; La densité du silicium est de 2,33 g/cm3 et celle du germanium est de 5,33 g/cm3.

Mais on ne peut pas parler sans équivoque de la densité du germanium, car le chiffre 5,33 g/cm3 se réfère au germanium-1. C'est l'une des modifications les plus importantes et les plus courantes des cinq modifications allotropiques de l'élément 32. Quatre d'entre eux sont cristallins et un est amorphe. Le Germanium-1 est la modification la plus légère des quatre cristallins. Ses cristaux sont construits exactement de la même manière que les cristaux de diamant, a = 0,533 nm. Cependant, si pour le carbone cette structure est aussi dense que possible, alors pour le germanium il existe également des modifications plus denses. Un chauffage modéré et une pression élevée (environ 30 000 atmosphères à 100 °C) convertissent le germanium-1 en germanium-2, dont la structure du réseau cristallin est exactement la même que celle de l'étain blanc. Une méthode similaire est utilisée pour obtenir le germanium-3 et le germanium-4, qui sont encore plus denses. Toutes ces modifications « pas tout à fait ordinaires » sont supérieures au germanium-1 non seulement en densité, mais aussi en conductivité électrique.

La densité du germanium liquide est de 5,557 g/cm3 (à 1000°C), le point de fusion du métal est de 937,5°C ; le point d'ébullition est d'environ 2 700 °C ; la valeur du coefficient de conductivité thermique est d'environ 60 W/(m (K), soit 0,14 cal/(cm (sec (deg)) à une température de 25°C. Aux températures ordinaires, même le germanium pur est fragile, mais quand il atteint 550°C il commence à céder en déformation plastique. Sur l'échelle minéralogique, la dureté du germanium est de 6 à 6,5 la valeur du coefficient de compressibilité (dans la plage de pression de 0 à 120 GN/m2, soit de 0 ; à 12 000 kgf/mm2) est de 1,4 10-7 m 2 /mn (ou 1,4.10-6 cm 2 /kgf) la tension superficielle est de 0,6 n/m (ou 600 dynes/cm) ;

Le germanium est un semi-conducteur typique avec une taille de bande interdite de 1,104·10 -19, ou 0,69 eV (à une température de 25 °C) ; le germanium de haute pureté a un résistance électriqueégal à 0,60 ohm (m (60 ohm (cm) (25 °C) ; la mobilité des électrons est de 3900 et la mobilité des trous est de 1900 cm 2 / v. sec (à 25 °C et avec une teneur de 8 % d'impuretés). Pour rayons infrarouges dont la longueur d'onde est supérieure à 2 microns, le métal est transparent.

Le germanium est assez fragile ; il ne peut pas être travaillé par pression chaude ou froide à des températures inférieures à 550 °C, mais si la température augmente, le métal est ductile. La dureté du métal sur l'échelle minéralogique est de 6,0 à 6,5 (le germanium est scié en plaques à l'aide d'un disque métallique ou diamanté et d'un abrasif).

Propriétés chimiques

Le germanium, lorsqu'il est présent dans des composés chimiques, présente généralement des deuxième et quatrième valences, mais les composés du germanium tétravalent sont plus stables. Le germanium à température ambiante résiste à l'eau, à l'air, ainsi qu'aux solutions alcalines et aux concentrés dilués d'acide sulfurique ou chlorhydrique, mais l'élément se dissout assez facilement dans l'eau régale ou une solution alcaline de peroxyde d'hydrogène. L'élément est lentement oxydé par l'action de l'acide nitrique. Lorsque la température de l'air atteint 500-700 °C, le germanium commence à s'oxyder en oxydes GeO 2 et GeO. (IV) l'oxyde de germanium est une poudre blanche ayant un point de fusion de 1116°C et une solubilité dans l'eau de 4,3 g/l (à 20°C). Selon leur propre propriétés chimiques la substance est amphotère, soluble dans les alcalis et difficilement dans l'acide minéral. Il est obtenu par pénétration du précipité d'hydratation GeO 3 nH 2 O, qui est libéré lors de l'hydrolyse. Les dérivés de l'acide germanium, par exemple les germanates métalliques (Na 2 GeO 3, Li 2 GeO 3, etc.) sont des solides à points de fusion élevés. , peut être obtenu en fusionnant GeO 2 et d'autres oxydes.

À la suite de l'interaction du germanium et des halogènes, les tétrahalogénures correspondants peuvent se former. La réaction peut se dérouler plus facilement avec le chlore et le fluor (même à température ambiante), puis avec l'iode (température 700-800 °C, présence de CO) et le brome (à basse température). L'un des composés les plus importants du germanium est le tétrachlorure (formule GeCl 4). C'est un liquide incolore avec un point de fusion de 49,5 °C, un point d'ébullition de 83,1 °C et une densité de 1,84 g/cm3 (à 20 °C). La substance est fortement hydrolysée par l'eau, libérant un précipité d'oxyde hydraté (IV). Le tétrachlorure est obtenu par chloration du germanium métallique ou par réaction de l'oxyde de GeO 2 et de l'acide chlorhydrique concentré. Les dihalogénures de germanium de formule générale GeX 2, l'hexachlorodigermane Ge 2 Cl 6, le monochlorure de GeCl, ainsi que les oxychlorures de germanium (par exemple CeOCl 2) sont également connus.

Lorsque la température de 900 à 1 000 °C est atteinte, le soufre interagit vigoureusement avec le germanium, formant du disulfure de GeS 2. C'est un solide blanc avec un point de fusion de 825 °C. La formation de monosulfure GeS et de composés similaires de germanium avec du tellure et du sélénium, qui sont des semi-conducteurs, est également possible. À une température de 1 000 à 1 100 °C, l’hydrogène réagit légèrement avec le germanium, formant de la germine (GeH) X, qui est un composé instable et très volatil. Les germanides d'hydrogène de la série Ge n H 2n + 2 à Ge 9 H 20 peuvent être formés en faisant réagir des germanides avec du HCl dilué. Le germylène de composition GeH 2 est également connu. Le germanium ne réagit pas directement avec l'azote, mais il existe un nitrure Ge 3 N 4, qui est obtenu lorsque le germanium est exposé à l'ammoniac (700-800°C). Le germanium ne réagit pas avec le carbone. Avec de nombreux métaux, le germanium forme divers composés - les germanides.

Il existe de nombreux composés complexes du germanium connus, qui deviennent de plus en plus importants dans la chimie analytique de l'élément germanium, ainsi que dans les processus d'obtention de l'élément chimique. Le germanium est capable de former des composés complexes avec des molécules organiques contenant des hydroxyles (alcools polyhydriques, acides polybasiques, etc.). Il existe également des hétéropolyacides de germanium. Comme d’autres éléments du groupe IV, le germanium forme généralement des composés organométalliques. Un exemple est le tétraéthylgermane (C 2 H 5) 4 Ge 3.

Veuillez noter que nous recevons du germanium dans n'importe quelle quantité et forme, incl. sous forme de ferraille. Vous pouvez vendre du germanium en appelant le numéro de téléphone à Moscou indiqué ci-dessus.

Le germanium est un semi-métal fragile, blanc argenté, découvert en 1886. Ce minéral ne se trouve pas sous sa forme pure. On le trouve dans les minerais de silicates, de fer et de sulfures. Certains de ses composés sont toxiques. Le germanium est largement utilisé dans l’industrie électrique, où ses propriétés semi-conductrices sont utiles. Il est indispensable dans la production d'infrarouges et de fibres optiques.

Quelles sont les propriétés du germanium ?

Ce minéral a un point de fusion de 938,25 degrés Celsius. Les scientifiques ne parviennent toujours pas à expliquer les indicateurs de sa capacité thermique, ce qui la rend indispensable dans de nombreux domaines. Le germanium a la capacité d’augmenter sa densité lorsqu’il est fondu. Il possède d’excellentes propriétés électrophysiques, ce qui en fait un excellent semi-conducteur à espacement indirect.

Si l'on parle des propriétés chimiques de ce semi-métal, il convient de noter qu'il résiste aux acides et aux alcalis, à l'eau et à l'air. Le germanium se dissout dans une solution de peroxyde d'hydrogène et d'eau régale.

Exploitation minière en Allemagne

Maintenant, ils exploitent Quantité limitée ce semi-métal. Ses gisements sont nettement plus petits que ceux de bismuth, d’antimoine et d’argent.

Étant donné que la proportion de ce minéral dans la croûte terrestre est assez faible, il forme ses propres minéraux en raison de l’introduction d’autres métaux dans les réseaux cristallins. La teneur la plus élevée en germanium est observée dans les sphalérites, la pyrargyrite, la sulfanite et dans les minerais non ferreux et de fer. On le trouve, mais beaucoup moins fréquemment, dans les gisements de pétrole et de charbon.

Utilisations du germanium

Bien que le germanium ait été découvert il y a longtemps, son utilisation industrielle a commencé il y a environ 80 ans. Le semi-métal a été utilisé pour la première fois dans la production militaire pour la fabrication de certains appareils électroniques. Dans ce cas, il a trouvé une application sous forme de diodes. Aujourd’hui, la situation a quelque peu changé.

Les domaines d'application les plus populaires du germanium comprennent :

  • production d'optique. Le semi-métal est devenu indispensable dans la fabrication d’éléments optiques, notamment des fenêtres de capteurs optiques, des prismes et des lentilles. Les propriétés de transparence du germanium dans la région infrarouge se sont révélées utiles ici. Le semi-métal est utilisé dans la production d'optiques pour les caméras thermiques, les systèmes d'incendie et les dispositifs de vision nocturne ;
  • production de radioélectronique. Dans ce domaine, le semi-métal était utilisé dans la fabrication de diodes et de transistors. Cependant, dans les années 70, les appareils en germanium ont été remplacés par des appareils en silicium, car le silicium permettait d'améliorer considérablement les caractéristiques techniques et opérationnelles des produits fabriqués. Les indicateurs de résistance aux influences thermiques ont augmenté. De plus, les appareils au germanium faisaient beaucoup de bruit pendant leur fonctionnement.

Situation actuelle du germanium

Actuellement, le semi-métal est utilisé dans la production d'appareils à micro-ondes. Le tellure de germanium a fait ses preuves en tant que matériau thermoélectrique. Les prix du germanium sont désormais assez élevés. Un kilogramme de germanium coûte 1 200 dollars.

Acheter l'Allemagne

Le germanium gris argenté est rare. Ce semi-métal fragile possède des propriétés semi-conductrices et est largement utilisé pour créer des appareils électriques modernes. Il est également utilisé pour créer une haute précision instruments optiques et du matériel radio. Le germanium est d'une grande valeur tant sous forme de métal pur que sous forme de dioxyde.

La société Goldform est spécialisée dans l'achat de germanium, de ferrailles diverses et de composants radio. Nous offrons une assistance pour l’évaluation du matériel et le transport. Vous pouvez envoyer du germanium par courrier et recevoir l'intégralité de votre argent.

Germanium(Latin Germanium), Ge, élément chimique du groupe IV du système périodique de Mendeleïev ; numéro de série 32, masse atomique 72,59 ; solide gris-blanc avec un éclat métallique. Le germanium naturel est un mélange de cinq isotopes stables ayant des numéros de masse 70, 72, 73, 74 et 76. L'existence et les propriétés du germanium ont été prédites en 1871 par D.I. Mendeleïev et ont nommé cet élément encore inconnu eca-silicium en raison de la similitude de ses éléments. propriétés avec le silicium. En 1886, le chimiste allemand K. Winkler découvrit un nouvel élément dans le minéral argyrodite, qu'il nomma Germanium en l'honneur de son pays ; Le germanium s'est avéré être tout à fait identique à l'eca-silicium. Jusqu’à la seconde moitié du XXe siècle, l’application pratique de l’Allemagne est restée très limitée. Production industrielle L'Allemagne est née du développement de l'électronique à semi-conducteurs.

La teneur totale en germanium de la croûte terrestre est de 7,10 -4 % en masse, soit plus que, par exemple, l'antimoine, l'argent et le bismuth. Cependant, les minéraux allemands sont extrêmement rares. Presque tous sont des sulfosels : germanite Cu 2 (Cu, Fe, Ge, Zn) 2 (S, As) 4, argyrodite Ag 8 GeS 6, confieldite Ag 8 (Sn, Ge) S 6 et autres. La majeure partie de l'Allemagne est dispersée dans la croûte terrestre grand nombre roches et minéraux : dans les minerais sulfurés de métaux non ferreux, dans les minerais de fer, dans certains minéraux oxydés (chromite, magnétite, rutile et autres), dans les granites, les diabases et les basaltes. De plus, le germanium est présent dans presque tous les silicates, dans certains gisements de charbon et de pétrole.

Propriétés physiques Allemagne. Le germanium cristallise dans une structure cubique de type diamant, le paramètre de cellule unitaire a = 5,6575 Å. La densité du germanium solide est de 5,327 g/cm 3 (25°C) ; liquide 5,557 (1000°C) ; tpl 937,5°C ; point d'ébullition d'environ 2 700°C ; coefficient de conductivité thermique ~60 W/(m K), ou 0,14 cal/(cm sec deg) à 25°C. Même le germanium très pur est fragile aux températures ordinaires, mais au-dessus de 550°C, il est sensible à la déformation plastique. Dureté Allemagne sur l'échelle minéralogique 6-6,5 ; coefficient de compressibilité (dans la plage de pression 0-120 H/m 2 ou 0-12 000 kgf/mm 2) 1,4.10 -7 m 2 /mn (1,4.10 -6 cm 2 /kgf) ; tension superficielle 0,6 n/m (600 dynes/cm). Le germanium est un semi-conducteur typique avec une bande interdite de 1,104·10 -19 J ou 0,69 eV (25°C) ; résistivité électrique Allemagne haute pureté 0,60 ohm m (60 ohm cm) à 25°C ; mobilité des électrons 3900 et mobilité des trous 1900 cm 2 /v sec (25°C) (avec une teneur en impuretés inférieure à 10 -8 %). Transparent aux rayons infrarouges d'une longueur d'onde supérieure à 2 microns.

Propriétés chimiques Allemagne. DANS composants chimiques Le germanium présente généralement des valences de 2 et 4, les composés du germanium 4-valent étant plus stables. À température ambiante, le germanium résiste à l'air, à l'eau, aux solutions alcalines et aux acides chlorhydrique et sulfurique dilués, mais se dissout facilement dans l'eau régale et une solution alcaline de peroxyde d'hydrogène. Acide nitrique s'oxyde lentement. Lorsqu'il est chauffé dans l'air à 500-700°C, le germanium est oxydé en oxydes GeO et GeO 2. Oxyde d'Allemagne (IV) - poudre blanche avec point de fusion 1116°C ; solubilité dans l'eau 4,3 g/l (20°C). Selon ses propriétés chimiques, il est amphotère, soluble dans les alcalis et difficilement dans les acides minéraux. Il est obtenu par calcination du précipité d'hydrate (GeO 3 ·nH 2 O) libéré lors de l'hydrolyse du tétrachlorure de GeCl 4. En fusionnant GeO 2 avec d'autres oxydes, des dérivés de l'acide germanique peuvent être obtenus - germanates métalliques (Li 2 GeO 3, Na 2 GeO 3 et autres) - substances solides à points de fusion élevés.

Lorsque le germanium réagit avec les halogènes, les tétrahalogénures correspondants se forment. La réaction se déroule plus facilement avec le fluor et le chlore (déjà à température ambiante), puis avec le brome (faible chauffage) et avec l'iode (à 700-800°C en présence de CO). L'un des composés les plus importants d'Allemagne, le tétrachlorure GeCl 4, est un liquide incolore ; tpl -49,5°C ; point d'ébullition 83,1°C ; densité 1,84 g/cm 3 (20°C). Il est fortement hydrolysé avec de l'eau, libérant un précipité d'oxyde hydraté (IV). Il est obtenu en chlorant du germanium métallique ou en faisant réagir GeO 2 avec du HCl concentré. On connaît également les dihalogénures de germanium de formule générale GeX 2, le monochlorure de GeCl, l'hexachlorodigermane Ge 2 Cl 6 et les oxychlorures de germanium (par exemple CeOCl 2).

Le soufre réagit vigoureusement avec le germanium à 900-1 000°C pour former du disulfure GeS 2 - un solide blanc, point de fusion 825°C. Le monosulfure de GeS et des composés similaires d'Allemagne avec le sélénium et le tellure, qui sont des semi-conducteurs, sont également décrits. L'hydrogène réagit légèrement avec le germanium à 1 000-1 100 °C pour former la germine (GeH) X, un composé instable et hautement volatil. Interaction des germanides avec dilué acide hydrochlorique Des hydrogènes gémanides de la série Ge n H 2n+2 jusqu'à Ge 9 H 20 peuvent être obtenus. On connaît également du germylène de composition GeH 2 . Le germanium ne réagit pas directement avec l'azote, mais il existe un nitrure Ge 3 N 4, obtenu par action de l'ammoniac sur le germanium à 700-800°C. Le germanium n'interagit pas avec le carbone. Le germanium forme des composés avec de nombreux métaux - les germanides.

On connaît de nombreux composés complexes du germanium, qui deviennent de plus en plus importants tant dans la chimie analytique du germanium que dans les processus de préparation. Le germanium forme des composés complexes avec des molécules organiques contenant des hydroxyles (alcools polyhydriques, acides polybasiques et autres). Des hétéropolyacides allemands ont été obtenus. Tout comme les autres éléments du groupe IV, le germanium se caractérise par la formation de composés organométalliques dont un exemple est le tétraéthylgermane (C 2 H 5) 4 Ge 3.

Réception Allemagne. Dans la pratique industrielle, le germanium est obtenu principalement à partir de sous-produits du traitement des minerais de métaux non ferreux (mélange de zinc, concentrés polymétalliques zinc-cuivre-plomb) contenant 0,001 à 0,1 % de germanium. Les cendres issues de la combustion du charbon, les poussières des générateurs de gaz et les déchets des cokeries sont également utilisés comme matières premières. Initialement, le concentré de germanium (2 à 10 % d'Allemagne) est obtenu à partir des sources répertoriées de différentes manières, en fonction de la composition des matières premières. L'extraction de l'Allemagne à partir du concentré comprend généralement les étapes suivantes : 1) chloration du concentré avec de l'acide chlorhydrique, un mélange de celui-ci avec du chlore en milieu aqueux ou d'autres agents de chloration pour obtenir du GeCl 4 technique. Pour purifier GeCl 4, on utilise la rectification et l'extraction des impuretés avec du HCl concentré. 2) Hydrolyse de GeCl 4 et calcination des produits d'hydrolyse pour obtenir GeO 2. 3) Réduction de GeO 2 avec de l'hydrogène ou de l'ammoniac en métal. Pour isoler le germanium très pur, utilisé dans les dispositifs semi-conducteurs, une fusion zonale du métal est réalisée. Le germanium monocristallin, nécessaire à l'industrie des semi-conducteurs, est généralement obtenu par fusion de zone ou par la méthode Czochralski.

Demande Allemagne. Le germanium est l’un des matériaux les plus précieux de la technologie moderne des semi-conducteurs. Il est utilisé pour fabriquer des diodes, des triodes, des détecteurs à cristal et des redresseurs de puissance. Le germanium monocristallin est également utilisé dans les instruments dosimétriques et les instruments qui mesurent la force des champs magnétiques constants et alternatifs. Un domaine d'application important en Allemagne est la technologie infrarouge, en particulier la production de détecteurs de rayonnement infrarouge fonctionnant dans la région de 8 à 14 microns. De nombreux alliages contenant du germanium, des verres à base de GeO 2 et d'autres composés du germanium sont prometteurs pour une utilisation pratique.

Germanium

GERMANIUM-JE; m.Élément chimique (Ge), un solide blanc grisâtre avec un éclat métallique (c'est le principal matériau semi-conducteur). Plaque de germanium.

◁ Germanium, oh, oh. G-ème matières premières. G. lingot.

germanium

(Latin Germanium), élément chimique du groupe IV du tableau périodique. Le nom vient du latin Germania - Allemagne, en l'honneur de la patrie de K. A. Winkler. Cristaux gris argenté ; densité 5,33 g/cm 3, t température 938,3ºC. Disséminé dans la nature (les propres minéraux sont rares); extraits de minerais de métaux non ferreux. Matériau semi-conducteur pour appareils électroniques(diodes, transistors, etc.), composants d'alliages, matériaux pour lentilles d'appareils IR, détecteurs de rayonnements ionisants.

GERMANIUM

GERMANIUM (lat. Germanium), Ge (lire « hertempmanium »), élément chimique de numéro atomique 32, masse atomique 72,61. Le germanium naturel est constitué de cinq isotopes de masse 70 (teneur dans le mélange naturel 20,51 % en poids), 72 (27,43 %), 73 (7,76 %), 74 (36,54 %) et 76 (7,76 %). Configuration de la couche électronique externe 4 s 2 p 2 . États d'oxydation +4, +2 (valence IV, II). Situé dans le groupe IVA, en période 4 du tableau périodique des éléments.
Histoire de la découverte
A été découvert par K. A. Winkler (cm. WINKLER Clemens Alexandre)(et nommé d'après son pays natal - l'Allemagne) en 1886 lors de l'analyse du minéral argyrodite Ag 8 GeS 6 après que l'existence de cet élément et certaines de ses propriétés aient été prédites par D. I. Mendeleev (cm. MENDELEEV Dmitri Ivanovitch).
Être dans la nature
La teneur dans la croûte terrestre est de 1,5·10 -4% en poids. Fait référence à des éléments dispersés. On ne le trouve pas dans la nature sous forme libre. Contenu comme impureté dans les silicates, le fer sédimentaire, les minerais polymétalliques, de nickel et de tungstène, les charbons, la tourbe, les huiles, les eaux thermales et les algues. Les minéraux les plus importants : germanite Cu 3 (Ge,Fe,Ga)(S,As) 4, stottite FeGe(OH) 6, plumbogermanite (Pb,Ge,Ga) 2 SO 4 (OH) 2 2H 2 O, argyrodite Ag 8 GeS 6, rhénierite Cu 3 (Fe,Ge,Zn)(S,As) 4.
Obtention du germanium
Pour obtenir du germanium, des sous-produits du traitement des minerais de métaux non ferreux, des cendres provenant de la combustion du charbon et certains produits chimiques du coke sont utilisés. Les matières premières contenant du Ge sont enrichies par flottation. Ensuite, le concentré est converti en oxyde GeO 2, qui est réduit avec de l'hydrogène (cm. HYDROGÈNE):
GeO 2 + 4H 2 = Ge + 2H 2 O
Le germanium de pureté semi-conductrice avec une teneur en impuretés de 10 -3 -10 -4 % est obtenu par fusion de zone (cm. ZONE DE FUSION), cristallisation (cm. CRISTALLISATION) ou thermolyse du monogermane volatil GeH 4 :
GeH 4 = Ge + 2H 2,
qui se forme lors de la décomposition des composés métalliques actifs avec Ge - germanides par les acides :
Mg 2 Ge + 4HCl = GeH 4 – + 2MgCl 2
Proprietes physiques et chimiques
Le germanium est une substance argentée avec un éclat métallique. Réseau cristallin de modification stable (Ge I), cubique, à faces centrées, de type diamant, UN= 0,533 nm (à hautes pressions trois autres modifications ont été obtenues). Point de fusion 938,25 °C, point d'ébullition 2850 °C, densité 5,33 kg/dm3. Il a des propriétés semi-conductrices, la bande interdite est de 0,66 eV (à 300 K). Le germanium est transparent au rayonnement infrarouge d’une longueur d’onde supérieure à 2 microns.
Les propriétés chimiques du Ge sont similaires à celles du silicium. (cm. SILICIUM). À conditions normales résistant à l'oxygène (cm. OXYGÈNE), vapeur d'eau, acides dilués. En présence d'agents complexants forts ou d'agents oxydants, le Ge réagit avec les acides lorsqu'il est chauffé :
Ge + H 2 SO 4 conc = Ge(SO 4) 2 + 2SO 2 + 4H 2 O,
Ge + 6HF = H 2 + 2H 2,
Ge + 4HNO 3 conc. = H 2 GeO 3 + 4NO 2 + 2H 2 O
Ge réagit avec de l'eau régale (cm. EAU RÉGALE):
Ge + 4HNO 3 + 12HCl = GeCl 4 + 4NO + 8H 2 O.
Ge interagit avec des solutions alcalines en présence d'agents oxydants :
Ge + 2NaOH + 2H 2 O 2 = Na 2.
Lorsqu'il est chauffé dans l'air à 700 °C, le Ge s'enflamme. Ge interagit facilement avec les halogènes (cm. HALOGÈNE) et gris (cm. SOUFRE):
Ge + 2I 2 = GeI 4
Avec de l'hydrogène (cm. HYDROGÈNE), azote (cm. AZOTE), carbone (cm. CARBONE) le germanium ne réagit pas directement ; les composés avec ces éléments sont obtenus indirectement. Par exemple, le nitrure Ge 3 N 4 est formé en dissolvant le diiodure de germanium GeI 2 dans de l'ammoniac liquide :
GeI 2 + NH 3 liquide -> n -> Ge 3 N 4
L'oxyde de germanium (IV), GeO 2, est une substance cristalline blanche qui existe sous deux modifications. L'une des modifications est partiellement soluble dans l'eau avec formation d'acides germaniques complexes. Présente des propriétés amphotères.
GeO 2 réagit avec les alcalis comme un oxyde d'acide :
GeO 2 + 2NaOH = Na 2 GeO 3 + H 2 O
GeO 2 interagit avec les acides :
GeO 2 + 4HCl = GeCl 4 + 2H 2 O
Les tétrahalogénures sont des composés non polaires qui sont facilement hydrolysés par l'eau.
3GeF 4 + 2H 2 O = GeO 2 + 2H 2 GeF 6
Les tétrahalogénures sont obtenus par réaction directe :
Ge + 2Cl 2 = GeCl 4
ou décomposition thermique :
BaGeF 6 = GeF 4 + BaF 2
Les hydrures de germanium ont des propriétés chimiques similaires aux hydrures de silicium, mais le monogermane GeH 4 est plus stable que le monosilane SiH 4 . Les germanes forment des séries homologues Gen H 2n+2, Gen H 2n et autres, mais ces séries sont plus courtes que celles des silanes.
Le Monogerman GeH 4 est un gaz stable dans l'air et ne réagit pas avec l'eau. Lors d'un stockage à long terme, il se décompose en H 2 et Ge. Le monogermane est obtenu par réduction du dioxyde de germanium GeO 2 avec du borohydrure de sodium NaBH 4 :
GeO 2 + NaBH 4 = GeH 4 + NaBO 2.
Un monoxyde de GeO très instable se forme par chauffage modéré d'un mélange de germanium et de dioxyde de GeO 2 :
Ge + GeO2 = 2GeO.
Les composés Ge(II) sont facilement disproportionnés pour libérer du Ge :
2GeCl2 -> Ge + GeCl4
Le disulfure de germanium GeS 2 est une substance blanche amorphe ou cristalline, obtenue par précipitation de H 2 S à partir de solutions acides de GeCl 4 :
GeCl 4 + 2H 2 S = GeS 2 + 4HCl
GeS 2 se dissout dans les alcalis et les sulfures d'ammonium ou de métaux alcalins :
GeS 2 + 6NaOH = Na 2 + 2Na 2 S,
GeS 2 + (NH 4) 2 S = (NH 4) 2 GeS 3
Ge peut faire partie de composés organiques. Les connus sont (CH 3) 4 Ge, (C 6 H 5) 4 Ge, (CH 3) 3 GeBr, (C 2 H 5) 3 GeOH et autres.
Application
Le germanium est un matériau semi-conducteur utilisé en technologie et en radioélectronique dans la production de transistors et de microcircuits. Des films minces de Ge déposés sur du verre sont utilisés comme résistances dans les installations radar. Les alliages de Ge avec des métaux sont utilisés dans les capteurs et détecteurs. Le dioxyde de germanium est utilisé dans la fabrication de verres transmettant le rayonnement infrarouge.

Dictionnaire encyclopédique . 2009 .

Synonymes:

Voyez ce qu'est « germanium » dans d'autres dictionnaires :

    Un élément chimique découvert en 1886 dans le minéral rare argyrodite, trouvé en Saxe. Dictionnaire de mots étrangers inclus dans la langue russe. Chudinov A.N., 1910. germanium (nommé en l'honneur de la patrie du scientifique qui a découvert l'élément) chimique. élément... ... Dictionnaire des mots étrangers de la langue russe

    - (Germainium), Ge, élément chimique du groupe IV du tableau périodique, numéro atomique 32, masse atomique 72,59 ; non métalliques; matériau semi-conducteur. Le germanium a été découvert par le chimiste allemand K. Winkler en 1886... Encyclopédie moderne

    germanium- Ge Élément du groupe IV Périodique. systèmes; à. n. 32, à. m.72,59; la télé article avec du métal briller. Le Ge naturel est un mélange de cinq isotopes stables ayant des numéros de masse 70, 72, 73, 74 et 76. L'existence et les propriétés du Ge ont été prédites en 1871 par D.I.... ... Guide du traducteur technique

    Germanium- (Germainium), Ge, élément chimique du groupe IV du tableau périodique, numéro atomique 32, masse atomique 72,59 ; non métalliques; matériau semi-conducteur. Le germanium a été découvert par le chimiste allemand K. Winkler en 1886. ... Dictionnaire encyclopédique illustré

    - (Latin Germanium) Ge, élément chimique du groupe IV du système périodique, numéro atomique 32, masse atomique 72,59. Nommé du latin Germania Allemagne, en l'honneur de la patrie de K. A. Winkler. Cristaux gris argentés ; densité 5,33 g/cm³, point de fusion 938,3 ... Grand dictionnaire encyclopédique

    - (symbole Ge), un élément métallique blanc-gris du groupe IV du tableau périodique de MENDELEEV, dans lequel les propriétés d'éléments encore inconnus, notamment le germanium, ont été prédites (1871). L'élément a été découvert en 1886. Un sous-produit de la fusion du zinc... ... Dictionnaire encyclopédique scientifique et technique

    Ge (du latin Germania Allemagne * a. germanium ; n. Germanium ; f. germanium ; i. germanio), chimique. élément du groupe IV périodique. Le système de Mendeleïev, at.sci. 32, à. m.72.59. Le gaz naturel est constitué de 4 isotopes stables 70Ge (20,55%), 72Ge... ... Encyclopédie géologique

    - (Ge), synthétique monocristal, PP, groupe de symétrie ponctuelle m3m, densité 5,327 g/cm3, Tmelt=936 °C, solide. sur l'échelle de Mohs 6, à. m.72.60. Transparent dans la région IR l de 1,5 à 20 microns ; optiquement anisotrope, pour un coefficient l=1,80 µm. réfraction n=4 143.… … Encyclopédie physique

    Nom, nombre de synonymes : 3 semi-conducteur (7) eca-silicium (1) élément (159)... Dictionnaire de synonymes

    GERMANIUM- chimie. élément, symbole Ge (lat. Germanium), at. n. 32, à. m.72,59; substance cristalline gris argenté fragile, densité 5327 kg/m3, bil = 937,5°C. Dispersé dans la nature ; il est extrait principalement par le traitement de la blende de zinc et... ... Grande encyclopédie polytechnique

DANS corps humain contient une énorme quantité de micro et macroéléments, sans lesquels le plein fonctionnement de tous les organes et systèmes serait tout simplement impossible. Les gens entendent parler de certains d’entre eux tout le temps, tandis que d’autres ignorent complètement leur existence, mais ils jouent tous un rôle dans la bonne santé. Ce dernier groupe comprend également le germanium, contenu dans le corps humain sous forme organique. De quel type d'élément s'agit-il, de quels processus il est responsable et quel niveau est considéré comme la norme - continuez à lire.

Description et caractéristiques

Au sens général, le germanium est l'un des éléments chimiques présentés dans le tableau périodique bien connu (appartient au quatrième groupe). Dans la nature, il apparaît comme une substance solide gris-blanc avec un éclat métallique, mais dans le corps humain, on le trouve sous forme organique.

Il faut dire qu'on ne peut pas le qualifier de très rare, puisqu'on le trouve dans les minerais de fer et de sulfures et les silicates, bien que le germanium ne forme pratiquement pas ses propres minéraux. La teneur en élément chimique de la croûte terrestre dépasse plusieurs fois la concentration d'argent, d'antimoine et de bismuth, et dans certains minéraux, sa quantité atteint 10 kg par tonne. Les eaux des océans du monde contiennent environ 6,10 à 5 mg/l de germanium.

De nombreuses plantes poussant sur différents continents sont capables d'absorber de petites quantités de cet élément chimique et de ses composés du sol, après quoi elles peuvent pénétrer dans le corps humain. Sous forme organique, tous ces composants sont directement impliqués dans divers processus métaboliques et de restauration, qui seront discutés ci-dessous.

Saviez-vous?Cet élément chimique a été remarqué pour la première fois en 1886 et ils l'ont découvert grâce aux efforts du chimiste allemand K. Winkler. Il est vrai que jusqu’alors Mendeleïev avait également parlé de son existence (en 1869), et l’avait d’abord appelé de manière conditionnelle « eca-silicium ».

Fonctions et rôle dans le corps

Jusqu'à tout récemment, les scientifiques pensaient que le germanium était totalement inutile pour l'homme et, en principe, ne remplissait absolument aucune fonction dans le corps des organismes vivants. Cependant, on sait aujourd'hui avec certitude que les composés organiques individuels de cet élément chimique peuvent être utilisés avec succès même comme composés médicinaux, bien qu'il soit trop tôt pour parler de leur efficacité.

Des expériences menées sur des rongeurs de laboratoire ont montré que même une petite quantité de germanium peut augmenter l'espérance de vie des animaux de 25 à 30 %, ce qui en soi est une bonne raison de réfléchir à ses avantages pour l'homme.
Des études déjà menées sur le rôle du germanium organique dans le corps humain permettent d'identifier les fonctions biologiques suivantes de cet élément chimique :

  • prévenir le manque d'oxygène du corps en transférant l'oxygène aux tissus (risque de ce qu'on appelle « l'hypoxie sanguine », qui se manifeste lorsque la quantité d'hémoglobine dans les globules rouges diminue) ;
  • stimulation du développement fonctions de protection le corps en supprimant la prolifération des cellules microbiennes et en activant des cellules immunitaires spécifiques ;
  • effets antifongiques, antiviraux et antibactériens actifs dus à la production d'interféron, qui protège le corps des micro-organismes nuisibles;
  • puissant effet antioxydant, exprimé en bloquant les radicaux libres;
  • retarder le développement des tumeurs tumorales et prévenir la formation de métastases (dans ce cas, le germanium neutralise l'effet des particules chargées négativement) ;
  • agit comme un régulateur des systèmes valvulaires de digestion, du système veineux et du péristaltisme ;
  • En arrêtant le mouvement des électrons dans les cellules nerveuses, les composés du germanium aident à réduire diverses manifestations de la douleur.

 Toutes les expériences réalisées pour déterminer le taux de distribution du germanium dans le corps humain après sa consommation orale ont montré que 1h30 après l'ingestion, la majeure partie de cet élément est contenue dans l'estomac, l'intestin grêle, la rate, la moelle osseuse et, bien sûr. , en sang. C'est-à-dire un niveau élevé de germanium dans les organes système digestif prouve son action prolongée lorsqu'il est absorbé dans la circulation sanguine.

Important! Vous ne devez pas tester l'effet de cet élément chimique sur vous-même, car un calcul incorrect du dosage pourrait bien entraîner une intoxication grave.

Que contient le germanium : sources alimentaires

Tout oligoélément présent dans notre corps agit fonction spécifique, c'est pourquoi, pour une bonne santé et le maintien du tonus, il est si important d'assurer le niveau optimal de certains composants. Cela s'applique également à l'Allemagne. Vous pouvez reconstituer ses réserves quotidiennement en mangeant de l'ail (c'est là qu'on le trouve le plus), du son de blé, des légumineuses, des cèpes, des tomates, des poissons et fruits de mer (notamment des crevettes et des moules), ou encore de l'ail des ours et de l'aloès.
L'effet du germanium sur le corps peut être renforcé grâce au sélénium. Beaucoup de ces produits peuvent être facilement trouvés chez chaque femme au foyer, donc aucune difficulté ne devrait survenir.

Exigences et normes quotidiennes

Ce n'est un secret pour personne qu'un excès de composants, même utiles, peut être non moins nocif que leur pénurie. Par conséquent, avant de procéder à la reconstitution de la quantité perdue de germanium, il est important de connaître sa quantité autorisée. norme quotidienne. Généralement, cette valeur varie de 0,4 à 1,5 mg et dépend de l'âge de la personne et de la carence existante en microéléments.

Le corps humain supporte bien l'absorption du germanium (l'absorption de cet élément chimique est de 95 %) et le distribue de manière relativement uniforme dans les tissus et les organes (peu importe qu'il s'agisse d'espace extracellulaire ou intracellulaire). Le germanium est excrété avec l'urine (jusqu'à 90 % sont libérés).

Carence et excédent


Comme nous l’avons mentionné ci-dessus, tous les extrêmes ne sont pas bons. Autrement dit, une pénurie et un excès de germanium dans le corps peuvent affecter négativement sa caractéristiques fonctionnelles. Ainsi, avec une carence en microélément (résultant de sa consommation limitée avec de la nourriture ou d'une violation des processus métaboliques dans le corps), le développement de l'ostéoporose et de la déminéralisation du tissu osseux est possible, et la possibilité de maladies oncologiques augmente plusieurs fois.

Des quantités excessives de germanium ont un effet toxique sur le corps et les composés de l'élément bisannuel sont considérés comme particulièrement dangereux. Dans la plupart des cas, son excès s'explique par l'inhalation de vapeurs pures dans des conditions industrielles (la concentration maximale admissible dans l'air peut être de 2 mg/m3). En contact direct avec le chlorure de germanium, une irritation cutanée locale est possible et son entrée dans l'organisme entraîne souvent des lésions du foie et des reins.

Saviez-vous?À des fins médicales, les Japonais se sont d'abord intéressés à l'élément décrit, et les recherches du Dr Asai, qui a découvert un large éventail d'effets biologiques du germanium, ont constitué une véritable avancée dans cette direction.


 Comme vous pouvez le constater, notre corps a vraiment besoin du microélément décrit, même si son rôle n'a pas encore été entièrement étudié. Par conséquent, pour maintenir un équilibre optimal, mangez simplement davantage des aliments répertoriés et essayez de ne pas vous trouver dans des conditions de travail dangereuses.